3.1 机械波的形成和传播（重难点专练）物理教科版选择性必修第一册

**基本信息** 以“波的形成-横纵波分类-机械波特性”为逻辑主线，通过“带动重复落后”等方法提炼，系统突破机械波核心题型，培养运动和相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |波的形成|1例+3变式|波的形成条件（振源+介质）、传播特点（能量形式传播，质点不迁移）|从波源与介质条件到传播本质，建立波动产生的因果关系| |横波和纵波|1例+3变式|横纵波对比（振动方向关系/介质/特征量：波峰波谷/密部疏部）|通过定义-特征量-介质三维对比，构建波的分类认知框架| |机械波|1例+3变式|“带动重复落后”运动特点、振动与波动联系（振动是波的起因，周期相等）|从质点振动规律到波动整体特性，实现微观与宏观关联建构|

3.1 机械波的形成和传播（题型突破） 题型01 波的形成 题型02 横波和纵波 题型03 机械波 ▌题型01 波的形成 1、波和波源 （1）波：振动的传播称为波动，简称波。 （2）波源：引起波动的振动物体为波源。 2、波的产生原因 （1）波的形成条件：有持续振动的振源和传播的介质。 （2）离波源近的质点带动离波源远的质点。 （3）离波源远的质点重复离波源近的质点的质点形式，步调不一致。 （4）各质点的起振方式均与波源的起振方式相同。 3、波的传播特点 （1）波传播的只是振动的形式和能量，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。 （2）波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同 【例1】一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在相互作用。如图是某绳波形成过程示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4……各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=T时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（　　） A．t=T时，质点4的刚开始振动 B．t=T时，质点9开始向下运动 C．t=T时，质点5的加速度达到最大 D．t=T时，质点13第一次到达波峰 【答案】D 【详解】A．时，质点5刚开始振动，故A错误； B．由同侧法可知，时，质点9开始向上运动，故B错误； C．时，质点5到达平衡位置向下振动，则此时质点5的加速度为零，故C错误； D．时，质点13已经振动了时间，第一次到达波峰，故D正确。 故选D。 【变式训练1】 （多选）关于机械波的以下说法中，正确的是（　　） A．发生波动需要两个条件：波源和介质 B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程 C．波动过程是能量由近及远传递的过程 D．波源与介质质点的振动都是自由振动 【答案】AC 【详解】A．波源（即振源）振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波。A正确； BC．各质点只在平衡位置附近振动，并不随波向外迁移，仅把振源的振动形式和能量传播出去。B错误，C正确； D．波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动。相邻的介质质点间存在相互作用，故介质质点也不是自由振动。D错误。 故选AC。 【变式训练2】关于振动和波的关系，正确说法是（　　） A．物体做机械振动，一定会产生机械波 B．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 C．介质中有机械波传播，其中质点不一定在做机械振动 D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同 【答案】D 【详解】AC．物体做机械振动，不一定会产生机械波；介质中有机械波传播，其中质点一定在做机械振动，故AC错误； B．如果波源停止振动，在介质中传播的波动并不会立即停止，故B错误； D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同，故D正确。 故选D。 【变式训练3】如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏。学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果。若把“人浪”类比成波，则（　　） A．“人浪”是纵波 B．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式 C．当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动 D．学生“下蹲、起立”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快 【答案】B 【详解】A．振动方向与传播方向垂直，则“人浪”是横波，故A错误； BC．“人浪”只传播运动形式，学生不会“随波逐流”，故B正确，C错误； D．“人浪”传播的速度与介质有关，与动作的频繁程度无关，故D错误。 故选B。 ▌题型02 动横波和纵波 、横波和纵波 定义 标志性物理量 介质 实物波形 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 (1)波峰：凸起的最高处 (2)波谷：凹下的最低处 只能在固体介质中传播 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 (1)密部：质点分布最密的位置 (2)疏部：质点分布最疏的位置 在固体、液体和气体介质中均能传播 2、横波与纵波的比较 （1）质点的振动方向与波的传播方向的关系不同。 （2）传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播。 （3）特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部。 【例2】（多选）下列关于横波和纵波的说法中正确的是（　　） A．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直 B．横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向在同一直线上 C．纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向 D．纵波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上 【答案】AD 【详解】横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直；纵波中质点的振动方向与波的传播方向虽然在一条直线上，但质点的振动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反。 故选AD。 【变式训练1】下列说法正确的是（　　） A．声波是横波 B．横波中质点振动方向与波传播方向相同 C．气体和固体都能传播声音 D．声波不能在真空中传播，在空气中的传播速度比在钢铁中传播速度快 【答案】C 【详解】A．声波是纵波，故A错误； B．横波中质点振动方向与波传播方向垂直，故B错误； C．气体和固体都能传播声音，故C正确； D．声波在真空中是不能传播的，在钢铁中传播速度比空气中快，故D错误。 故选C。 【变式训练2】车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（　　） A．仅激光是横波 B．激光与超声波都是横波 C．仅超声波是横波 D．激光与超声波都不是横波 【答案】A 【详解】车载雷达系统发出的激光是电磁波是横波，超声波一般来说在气体和液体传播时为纵波。 故选A。 【变式训练3】（多选）下列关于横波与纵波的说法正确的是（　　） A．声波一定是纵波 B．水波一定是横波 C．地震波既有横波成分，也有纵波成分 D．机械波中的横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播 【答案】CD 【详解】AD．横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体传播，也可以在液体气体中传播，所以声波在气体中传播时是纵波，在固体、液体介质中传播时可能是横波，也可能是纵波，故A错误，D正确； B．水波既不是横波，也不是纵波，故B错误； C．地震波既有横波成分，也有纵波成分，发生地震时地面既有上下振动，又有左右运动，故C正确； 故选CD。 ▌题型03 机械波 1.波的形成过程中介质中各质点的振动周期都与波滤的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述： （1）先振动的质点带动后振动的质点。 （2）后振动的质点重复前面质点的振动。 （3）后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。概括起来就是“带动、重复、落后 2.振动与波动的联系和区别 振动 波动 运动 现象 振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象 波动是介质中大量的质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象 运动的 成因 物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力作用 介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用 联系 (1)振动是波的起因，波是振动的传播 (2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动 (3)牢记波动的周期等于质点振动的周期 【例3】在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况．以下说法正确的是(　　) A． 因为“随波逐流”，木块将被推至远处 B． 因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况 C． 无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动 D． 木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关 【答案】C 【解析】波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近运动，并不随波迁移，故A、B、D错误，C正确 ．【变式训练1】.关于机械波的传播特点，以下说法错误的是（ ）. A．各质点都只在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点之间必定有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻后一个质点振动，后一质点的振动必定落后于前一个质点的振动 D．各质点也随波的传播而迁移 【答案】D 【解析】A．波在传播的过程中，质点都在各自的平衡位置附近振动，A正确； B．波靠前一质点对后一质点的作用力带动下个质点的振动，故相邻质点间必有相互作用，B正确； C．前一质点的振动带动相邻质点的振动，后一质点的振动必须落后于前一质点的振动，C正确； D．波传播过程中，传播的是形式和能量，波在传播的过程中，质点不随波迁移。故D错误。 本题要求选错误的，故选D。 【变式训练2】（多选）关于机械波的以下说法中，正确的是（　　） A．发生波动需要两个条件：波源和介质 B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程 C．波动过程是能量由近及远传递的过程 D．波源与介质质点的振动都是自由振动 【答案】AC 【详解】A．波源（即振源）振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波。A正确； BC．各质点只在平衡位置附近振动，并不随波向外迁移，仅把振源的振动形式和能量传播出去。B错误，C正确； D．波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动。相邻的介质质点间存在相互作用，故介质质点也不是自由振动。D错误。 故选AC。 【变式训练3】（多选）下列关于理想机械波的说法正确的是（　　） A．波中各质点的振动频率是相同的 B．质点开始振动时的速度方向与波的传播方向相同 C．波由近及远地传播，质点只在平衡位置附近做往复运动 D．波源的能量随波动由近及远地传播 【答案】ACD 【详解】A．波中各质点的振动频率等于波源的振动频率，所以波中各质点的振动频率是相同的，A正确； B．横波在传播的过程中，质点的振动方向与波的传播方向垂直，B错误； C．波在传播过程中，质点在平衡位置附近做往复运动，通过振动的形式将波由近及远地传播，C正确； D．波在传播振动的过程中，同时将能量由近及远传播，D正确。 故选ACD。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 机械波的形成和传播（题型突破） 题型01 波的形成 题型02 横波和纵波 题型03 机械波 ▌题型01 波的形成 1、波和波源 （1）波：振动的传播称为波动，简称波。 （2）波源：引起波动的振动物体为波源。 2、波的产生原因 （1）波的形成条件：有持续振动的振源和传播的介质。 （2）离波源近的质点带动离波源远的质点。 （3）离波源远的质点重复离波源近的质点的质点形式，步调不一致。 （4）各质点的起振方式均与波源的起振方式相同。 3、波的传播特点 （1）波传播的只是振动的形式和能量，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。 （2）波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同 【例1】一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在相互作用。如图是某绳波形成过程示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4……各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=T时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（　　） A．t=T时，质点4的刚开始振动 B．t=T时，质点9开始向下运动 C．t=T时，质点5的加速度达到最大 D．t=T时，质点13第一次到达波峰 【变式训练1】 （多选）关于机械波的以下说法中，正确的是（　　） A．发生波动需要两个条件：波源和介质 B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程 C．波动过程是能量由近及远传递的过程 D．波源与介质质点的振动都是自由振动 【变式训练2】关于振动和波的关系，正确说法是（　　） A．物体做机械振动，一定会产生机械波 B．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 C．介质中有机械波传播，其中质点不一定在做机械振动 D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同 【变式训练3】如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏。学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果。若把“人浪”类比成波，则（　　） A．“人浪”是纵波 B．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式 C．当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动 D．学生“下蹲、起立”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快 ▌题型02 动横波和纵波 、横波和纵波 定义 标志性物理量 介质 实物波形 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 (1)波峰：凸起的最高处 (2)波谷：凹下的最低处 只能在固体介质中传播 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 (1)密部：质点分布最密的位置 (2)疏部：质点分布最疏的位置 在固体、液体和气体介质中均能传播 2、横波与纵波的比较 （1）质点的振动方向与波的传播方向的关系不同。 （2）传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播。 （3）特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部。 【例2】（多选）下列关于横波和纵波的说法中正确的是（　　） A．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直 B．横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向在同一直线上 C．纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向 D．纵波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上 【变式训练1】下列说法正确的是（　　） A．声波是横波 B．横波中质点振动方向与波传播方向相同 C．气体和固体都能传播声音 D．声波不能在真空中传播，在空气中的传播速度比在钢铁中传播速度快 【变式训练2】车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（　　） A．仅激光是横波 B．激光与超声波都是横波 C．仅超声波是横波 D．激光与超声波都不是横波 【变式训练3】（多选）下列关于横波与纵波的说法正确的是（　　） A．声波一定是纵波 B．水波一定是横波 C．地震波既有横波成分，也有纵波成分 D．机械波中的横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播 ▌题型03 机械波 1.波的形成过程中介质中各质点的振动周期都与波滤的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述： （1）先振动的质点带动后振动的质点。 （2）后振动的质点重复前面质点的振动。 （3）后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。概括起来就是“带动、重复、落后 2.振动与波动的联系和区别 振动 波动 运动 现象 振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象 波动是介质中大量的质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象 运动的 成因 物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力作用 介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用 联系 (1)振动是波的起因，波是振动的传播 (2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动 (3)牢记波动的周期等于质点振动的周期 【例3】在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况．以下说法正确的是(　　) A． 因为“随波逐流”，木块将被推至远处 B． 因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况 C． 无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动 D． 木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关 ．【变式训练1】.关于机械波的传播特点，以下说法错误的是（ ）. A．各质点都只在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点之间必定有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻后一个质点振动，后一质点的振动必定落后于前一个质点的振动 D．各质点也随波的传播而迁移 【变式训练2】（多选）关于机械波的以下说法中，正确的是（　　） A．发生波动需要两个条件：波源和介质 B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程 C．波动过程是能量由近及远传递的过程 D．波源与介质质点的振动都是自由振动 【变式训练3】（多选）下列关于理想机械波的说法正确的是（　　） A．波中各质点的振动频率是相同的 B．质点开始振动时的速度方向与波的传播方向相同 C．波由近及远地传播，质点只在平衡位置附近做往复运动 D．波源的能量随波动由近及远地传播 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $